CN205870589U - 一种可调刚度机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调刚度机器人关节结构，包括驱动机构和关节结构，驱动机构包括运动控制器和伺服电机，关节结构通过联轴器连接到伺服电机，关节结构包括关节主轴，主轴的尾端安装有输入力矩机构，前端安装有输出力矩机构，输入与输出机构之间连接有可调刚度调节机构，输入力矩机构由两块直线盘体和曲线盘体组成；输出力矩机构包括柔性圆盘和滑块，滑块连接到可调刚度调节机构，可调刚度调节机构包括杠杆，杠杆的中心连接有杠杆支点轴，杠杆的另一端连接有杠杆调节轴，运动控制器连接有伺服驱动器，伺服电机的输出端还连接有减速器和旋转传感器，旋转传感器的输出端连接有旋转编码器。本装置能够灵活地实现关节活动，且关节刚度可调。

Description

一种可调刚度机器人关节结构

技术领域

本实用新型涉及机器人结构技术领域，具体为一种可调刚度机器人关节结构。

背景技术

与串联机器人相比，并联机器人具有精度高刚度大等优点，适合于一些需要高承载高精度的应用场合，但是由于其多是通过刚性运动来传递运动和力，一般刚度固定不可调节，在高速精密等现代机械中存在一些不可避免的问题，如：由剧烈运动带来的间隙摩擦及冲击，这些问题使得并联机器人的工作性能不能满足现代科技的发展要求。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种可调刚度机器人关节结构，能够实现刚度调节，减小剧烈运动带来的间隙摩擦及冲击，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可调刚度机器人关节结构，包括驱动机构和关节结构，所述驱动机构包括运动控制器和伺服电机，所述关节结构通过联轴器连接到伺服电机，所述关节结构包括关节主轴，关节主轴的尾端安装有输入力矩机构，关节主轴的前端安装有输出力矩机构，所述输入力矩机构与输出力矩机构之间连接有可调刚度调节机构，所述输入力矩机构由两块直线盘体组成，两直线盘体之间夹持有曲线盘体，直线盘体与曲线盘体的轴心圆孔均套接在关节主轴上；所述输出力矩机构包括柔性圆盘和滑块，所述滑块连接到可调刚度调节机构，可调刚度调节机构包括杠杆，杠杆的中心连接有杠杆支点轴，杠杆支点轴的另一端连接到滑块，所述杠杆的另一端连接有杠杆调节轴，杠杆调节轴的另一端从输入力矩机构中穿过。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述运动控制器采用PLC控制器，所述PLC控制器连接有伺服驱动器。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述伺服电机的输出端还连接有减速器，减速器连接到杠杆调节轴。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述伺服电机上安装有旋转传感器，旋转传感器的输出端连接有旋转编码器，旋转编码器连接到运动控制器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该可调刚度机器人关节结构，通过设置旋转传感器和旋转编码器，实现转速采集，并结合运动控制器，实现闭环反馈调节；设置可调刚度调节机构，利用减速器带动杠杆调节轴，通过杠杆调节轴改变输入力矩机构与输出力矩机构之间的传输比例，实现刚度调节；本实用新型结构简单，能够方便地实现刚度调节，减小剧烈运动带来的间隙摩擦及冲击。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为驱动机构结构示意图。

图中：1-驱动机构；2-关节结构；3-运动控制器；4-伺服电机；5-联轴器；6-关节主轴；7-输入力矩机构；8-输出力矩机构；9-可调刚度调节机构；10-直线盘体；11-曲线盘体；12-柔性圆盘；13-滑块；14-杠杆；15-杠杆支点轴；16-杠杆调节轴；17-旋转编码器；18-伺服驱动器；19-减速器；20-旋转传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种技术方案：一种可调刚度机器人关节结构，包括驱动机构1和关节结构2，所述驱动机构1包括运动控制器3和伺服电机4，所述关节结构2通过联轴器5连接到伺服电机4，所述关节结构2包括关节主轴6，关节主轴6的尾端安装有输入力矩机构7，关节主轴6的前端安装有输出力矩机构8，所述输入力矩机构7与输出力矩机构8之间连接有可调刚度调节机构9，所述输入力矩机构7由两块直线盘体10组成，两直线盘体10之间夹持有曲线盘体11，直线盘体10与曲线盘体11的轴心圆孔均套接在关节主轴6上；所述输出力矩机构8包括柔性圆盘12和滑块13，所述滑块13连接到可调刚度调节机构9，可调刚度调节机构9包括杠杆14，杠杆14的中心连接有杠杆支点轴15，杠杆支点轴15的另一端连接到滑块13，所述杠杆14的另一端连接有杠杆调节轴16，杠杆调节轴16的另一端从输入力矩机构7中穿过；

所述运动控制器3采用PLC控制器，所述PLC控制器连接有伺服驱动器18；所述伺服电机4的输出端还连接有减速器19，减速器19连接到杠杆调节轴16；所述伺服电机4上安装有旋转传感器20，旋转传感器20的输出端连接有旋转编码器17，旋转编码器17连接到运动控制器3。

本实用新型的工作原理：所述驱动机构1用于控制驱动关节结构2，所述运动控制器3驱动伺服驱动器18，伺服驱动器18驱动并控制伺服电机4的转速，伺服电机4通过联轴器5带动关节主轴6转动，所述输入力矩机构7用于控制输入力矩大小，通过直线盘体10与曲线盘体11的差动运动实现关节平衡位置和刚度输出特性的调节，产生的力矩通过杠杆14传递到杠杆支点轴15再传递至滑块13，再通过滑块13带动柔性圆盘12，产生柔性力矩输出；所述旋转传感器20用于测量当前的伺服电机转速，采集到的转速信号通过旋转编码器17转换编码，编码后的数据送入运动控制器3；所述运动控制器3接收到转速信息后，与运动控制器3内置的程序值进行比对，得出调整指令到伺服驱动器18，伺服驱动器18输出信号至伺服电机4输出端的减速器19，通过减速器19调整杠杆调节轴16，改变输出端力矩，从而实现刚度调节。

该可调刚度机器人关节结构，通过设置旋转传感器20和旋转编码器17，实现转速采集，并结合运动控制器3，实现闭环反馈调节；设置可调刚度调节机构9，利用减速器19带动杠杆调节轴16，通过杠杆调节轴16改变输入力矩机构7与输出力矩机构8之间的传输比例，实现刚度调节；本实用新型结构简单，能够方便地实现刚度调节，减小剧烈运动带来的间隙摩擦及冲击。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可调刚度机器人关节结构，包括驱动机构（1）和关节结构（2），所述驱动机构（1）包括运动控制器（3）和伺服电机（4），所述关节结构（2）通过联轴器（5）连接到伺服电机（4），其特征在于：所述关节结构（2）包括关节主轴（6），关节主轴（6）的尾端安装有输入力矩机构（7），关节主轴（6）的前端安装有输出力矩机构（8），所述输入力矩机构（7）与输出力矩机构（8）之间连接有可调刚度调节机构（9），所述输入力矩机构（7）由两块直线盘体（10）组成，两直线盘体（10）之间夹持有曲线盘体（11），直线盘体（10）与曲线盘体（11）的轴心圆孔均套接在关节主轴（6）上；所述输出力矩机构（8）包括柔性圆盘（12）和滑块（13），所述滑块（13）连接到可调刚度调节机构（9），可调刚度调节机构（9）包括杠杆（14），杠杆（14）的中心连接有杠杆支点轴（15），杠杆支点轴（15）的另一端连接到滑块（13），所述杠杆（14）的另一端连接有杠杆调节轴（16），杠杆调节轴（16）的另一端从输入力矩机构（7）中穿过。

2.根据权利要求1所述的一种可调刚度机器人关节结构，其特征在于：所述运动控制器（3）采用PLC控制器，所述PLC控制器连接有伺服驱动器（18）。

3.根据权利要求1所述的一种可调刚度机器人关节结构，其特征在于：所述伺服电机（4）的输出端还连接有减速器（19），减速器（19）连接到杠杆调节轴（16）。

4.根据权利要求1所述的一种可调刚度机器人关节结构，其特征在于：所述伺服电机（4）上安装有旋转传感器（20），旋转传感器（20）的输出端连接有旋转编码器（17），旋转编码器（17）连接到运动控制器（3）。